专利名称：多用户系统中传输设置的信令的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及发射装置、接收装置、系统、信号以及用于在例如但不限于无线 局域网(WLAN)的传输系统中执行到多个接收器的多用户传输的方法。
背景技术：
在无线通信中，信号通过其传输的实际信道根据发射器和接收器的物理位置以及 环境中存在的物体而不同。例如，当接收器处于阴影中时，接收信号强度可能非常低。无线 通信系统通常被设计成包括测量和估计信道并且相应地调节传输设置以便可以实现可靠 的传输的能力。为了接收器正确地将接收的信号解码成比特，接收器需要首先知道传输设置、调 制格式、编码方案和编码率以及传输的数据量。这些设置由发射器通过考虑到每个接收 器的实际传输信道而设置，所述实际传输信道可能仅在信道预留机制结束时对于发射器可 用。另一方面，发射器选择的设置必须在数据传输之前为接收器所知。这意味着在实际数 据传输之前，这些设置应当在具有已知/固定的传输设置的传输中传送。进一步的比特率增加的可能在多输入多输出(MIMO)天线系统的使用中看到。为 此目的，已经提出了新的介质访问控制(MAC)协议机制，其支持依照基于IEEE 802. 11的标 准的WLAN中的多用户(MU)MIMO传输。所提出的新协议扩展了单用户(SU)MIMO协议，使得 不同的站可以是用于MIMO帧(其是在不同的空间流上同时传输的分组集合)内部的分组 的目的地站。在无所不在的网络中，站因而可能一次与多个其他用户通信。在诸如例如802. lla/g/n系统之类的无线系统中，数据传输设置可以在用于采 集、同步和信道估计的训练序列的传输之后在传输前导(preamble)的专用字段中传输，该 字段例如802. lla/g/n系统中的信号字段。然而，这些已知的系统是单用户系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种多用户传输方案，其有助于多用户系统中传输设置的输 送。这个目的是通过如权利要求1所述的发射装置、如权利要求6所述的接收装置、如 权利要求11所述的方法、如权利要求12所述的系统、如权利要求14所述的计算机程序产 品以及如权利要求15所述的多用户传输信号而实现的。相应地，所提出的解决方案允许在多用户传输信号中将多用户设置传送到所有接 收器。多用户系统的性能可以提高，因为每个用户流可以具有不同的传输设置。而且，传输 性能可以通过联合地输送公共的传输设置而提高。在一个特定实例中，公共信息可以包括指示最长用户流字段的持续时间的持续时 间信息以及指示用户流到用户或接收器的映射的资源分配信息中的至少一个。因此，可以 告知所有用户传输将花费多长时间和/或多个用户字段如何映射到不同的用户。作为一个选项，可以以多用户方式传输用户流特定信息。因此，可以显著地减少用户流特定信息的持续时间。相同用户或接收器的多个用户流可以通过将传输帧解复用成所述多个空间用户 流来映射。因此，要传输到用户或接收器的用户流可以通过将该流解复用成多个空间流来 映射。由于传输帧由多个流携带这一事实，这提供了更灵活的传输调度和更短的延迟的优 点。用户流可以是空间用户流。接收器装置可以适于检查前导部分的分配字段，独立地解码由分配信息指示为分 配给不同用户或接收器的用户特定流，并且丢弃不预定(intend)用于该接收器装置的那 些用户特定流。因此，可以确保到预定接收器的正确输送以及预定接收器的适当解释。从属权利要求中限定了另外的有利发展。
现在，将基于各个不同的实施例参照附图描述本发明，在附图中图1示出了依照本发明各个不同的实施例的多用户MIMO传输系统的示意性框 图；图2示出了依照第一实施例的前导结构；图3示出了依照第二实施例的前导结构；以及图4示出了依照第三实施例的前导结构。
具体实施例方式在下文中，基于如图1中所示的MU MIMO系统描述了各个不同的实施例。依照图1，MU MIMO接入点(AP) 10为示例性数量的四个站21_24提供了 WLAN接 入，每个站具有多个天线。AP 10包括用于提供不同编码和/或调制方案的N个不同的处理 级M1-Mn，可以将输入信号应用到这些处理级，并且这些处理级可以选择性地连接到多个天 线中的至少一个。通常，两种类型的MIMO技术可以基于传播信道特性用于AP 10与站21-24中的每 一个之间的两个方向，所述特性即接收器天线阵列处空间相关矩阵的结构。在接收的信号 高度相关的情况下，可以应用不同的波束形成算法，而在接收的信号低相关的情况下，分集 (DIV)和复用(MUX)方法可以给出更好的性能。在MUX方案中，多个流同时传输，每个流使 用一个专用天线。这以等于被传输的流的数量的倍数提高了吞吐量。在DIV方案中，多个 天线以不同的方式使用。对于基本DIV方案而言，发射器使用仅仅一个天线。具有多个天 线的接收器接收传输的信号的多个拷贝，从而使用适当的信号处理算法实现高得多的信噪 比(SNR)。在结合MUX和DIV的方案中，更多发射天线是激活的，但是接收器像在所有DIV 方案中一样仍然可以具有比流的数量更多的天线。存在复用，但是与纯MUX情况下相比接 收器获得有关传输的信号的更多信息。下面的实施例提供了对于多用户支持(例如对于IEEE 802. 11)的增强。所提出的 解决方案基于以下观察对于要输送到接收器的多用户MIMO传输可能需要不同的传输设 置以便进行正确的解码。在MU-MIMO传输中，每个用户经历的信道很可能不同。如果每个 传输可以具有适应其经历的信道的不同传输设置，例如调制格式、编码方案和编码率等等， 那么可以提高多用户系统的性能。此外，当多个流分配给一个用户时，根据信道条件，空时块编码可以用来跨多个流编码以便提高传输的可靠性。落入该类别的另一用户设置可能是 流中传输的用户数据量。由于用于一个接收器的用户流可能对于另一接收器没有益处，因 而可能没有必要一个接收器解码预定用于其他接收器的传输，并且因而该接收器无需知道 其他用户流的设置。这意味着可以以多用户方式传输用户流特定设置。此外，公共设置可 以对于所有传输都保留，而不管接收器如何，或者它们应当为所有接收器所知以便确保正 确的多用户接收。因此，提出将传输设置划分成C0MSIG(公共信号字段，其包含与所有接收器有关 的设置/信息)和USERSIG (用户流特定信号字段，其包含仅与相关空间流有关的设置/信 息)，其中USERSIG的传输可以是单用户(MIMO)方式或多用户(MIMO)方式。与其中以时 分方式传输USERSIG的现有技术相比，后者减少USERSIG的持续时间至大约1/NUSCT倍(Nusct 为预定用户的数量)。在MU-MIMO的情况下，这些公共设置可以包括例如传输的带宽(当支持不同的传 输带宽时)以及例如IEEE 802. lla/b/g/n标准中不存在的两个新信号信息字段中的至少 一个，所述两个新信号信息字段即有关最长流的持续时间的信息字段以及多用户资源分配 (MU-RA)字段。更特别地，可以输送最长空间流字段的持续时间，使得在波束形成的MU-MIMO传 输中，所有接收器都知道这些接收器必须保持静默的时间量，并且所有接收器都可以使用 该信息作为多用户确认阶段的参考。可以输送多用户资源分配字段，使得接收器知道空间 流到接收器的映射。最长流的持续时间字段可能需要传送到要在波束形成的MU-MIMO传输 中服务的所有用户，以便告知他们该传输将花费多长时间。该持续时间可以不同于用户的 各持续时间，并且它告诉用户即使他们的信号被完全接收，也要在该持续时间内保持静默。 此外，MU-MIMO传输的结束也可以用作多用户确认(ACK)阶段的参考时间(而不是通过补 零将所有空间流扩展到相同的持续时间，使得多用户ACK阶段的参考时间可以由所有接收 器观察到)。为了保持最长流(就时间而言，而不是就比特数而言)持续时间的长度为最 少的比特数，该信息可以按照MU-MIMO传输将花费的正交频分复用(OFDM)符号的数量来表 示。另一种方法可以是使用补零以使每个流的持续时间彼此相等。第二新信号信息字段MU-RA指示MU-MIMO传输中的多个空间流如何映射到不同的 用户。在当前WLAN标准中，由于在单个传输机会中其单用户传输的性质，因而不存在这种 信号字段。然而，MUMIMO传输的下行链路可以考虑点对多点通信，使得传输的信号的某些 空间流预定用于某些用户/接收器。此外，也可以将多个空间流分配给一个用户/接收器。 如果情况如此，那么存在映射用户流的两种可能性(1)将一个完整的介质访问控制(MAC) 帧映射到一个空间流，或者(2)将MAC帧解复用成所述多个空间流。后者具有更灵活的传输 调度和潜在地更短的延迟的优点，因为MAC帧由多个流携带。然而，为了用户/接收器适当 地解码MU MIMO信号并且正确地结合/复用所述多个空间流以形成MAC帧，应当将这些空 间流到用户/接收器的映射(以及解复用机制)传送到用户/接收器。此外，如果MU-MIMO 传输之前是依照802. 11RTS/CTS机制的MU-RTS (请求发送)和CTS (清除发送)分组的交 换以便减少帧冲突，那么每个用户将准确知道哪些空间流在物理(PHY)协议层中预定用于 自身并且可以设法解码仅仅这些空间流，而不是设法解码PHY层中的所有空间流并且检查 每个MAC帧的MAC地址。
在下面的实例中，给出了上面的信息如何可以被输送并且由预定接收器解释的示 例。假设允许图IWAP 10发射高达四个空间流。对于每个空间流，因而存在五个分配选 项，即将其分配给所述四个接收器21-24中的任何一个或者不将其分配给任何接收器。由 于存在四个要分配的空间流，因而存在5x5x5x5 = 625个分配可能性。这些可能性可以用 10比特(=1024个可能性)M-SIG分配字段表示。当接收到该信息时，接收器21-24中的 对应接收器检查分配字段并且解释分配信息。当把每个空间流分配给不同的接收器/用户 流时，接收器独立地解码每个流并且将所有解码的流传送到MAC层，MAC层将丢弃不预定用 于它的流。当用于接收器的用户流被解复用成根据分配字段解释的多个空间流时，该接收 器于是可以正确地复用和解码用户流。如果传输之前是MU-RTS和CTS交换，那么接收器21_24的指定可以根据接收器 MAC地址在MAC帧中出现的顺序而获得。图2示出了依照第一实施例的前导P的示意性结构。AP 10的发射器侧，前导被划 分成两个部分单用户部分和多用户部分。单用户部分可以包括若干字段，即 用于采集和同步训练序列的训练字段110(A&S_TS)，其中可以使用例如像在 802. 11/a/g中一样的STF (短训练字段)， 用于单用户SIS0/SIM0信道估计训练序列的SU训练字段120 (SU-CE-TS)，其中 可以使用例如像在802. 11 (η)中一样的(HT)LTF(长训练字段)，以及 包含公共设置的公共信号(COMSIG)字段130。用于该字段的传输设置为接收器 所知，并且通常是最鲁棒的传输。上面的字段可以通过信道顺序地传输。多用户部分可以包含两个字段，即 用于多用户MIMO信道估计训练序列的MU训练字段140 (MU-CE-TS)。训练字段 140可以类似于802. Iln HT-LTF。在该字段中传输的HT-LTF的数量可以等于空时流的数 量减1 (应当指出的是，第一 HT-LTF在前导的单用户部分中传输)。当使用波束形成时，MU 训练字段140也可以波束形成地传输。 用户流特定信号字段(USERSIG) 150，其包含用户流特定设置并且可以对于每个 用户(接收器)不同。与其他字段不同的是，这些USERSIG字段150可以以多用户MIMO方式 同时传输。多用户MIMO方式下这些USERSIG字段150的传输可以仅在用于多用户MIMO信 道估计的MU训练字段140之后发生，使得估计了信道的接收器能够正确地解码其USERSIG。USERSIG字段150的数量取决于MU-MIMO传输中空间流160 (用户1至用户η数 据)的数量。与空间流的指定相同的USERSIG字段150的指定在MU-RA字段中反映。当用 户具有指定给它的超过一个空间流时，他将接收到超过一个所述USERSIG字段150。因此， 相同接收器的流有可能具有不同的传输设置(例如调制格式)。图3示出了依照第二实施例的前导P的可替换结构。在这里，以时分方式顺序地 传输所有USERSIG字段150。不要求MU-MIMO信道估计训练字段140在USERSIG字段150 之前，并且因而可以分别在单用户或波束形成模式下的MU-MIMO信道估计训练字段140的 传输之前或之后传输USERSIG字段150。对于图3中的前导P，预定的传输系统的接收器 21-24可以解码所有USERSIG字段150并且丢弃除了被指定用于对应接收器的USERSIG字段150之外的所有USERSIG字段150，以及所有接收器必须提取的相关信息。由于所有USERSIG字段150对所有接收器可用，因而接收器可以通过比较来自所 有USERSIG字段150的信息而发现最长持续时间信息。因此，在第二实施例中不再有必要 将该信息包含在COMSIG字段130中。就前导开销而言，第一实施例的前导结构相对于第二实施例结构的前导结构更有 利，因为其USERSIG字段150的持续时间短至大约1/Nuse,倍(Nusct为预定用户的数量)。然 而，第二实施例的前导结构也为MAC和PHY层带来一些优点。首先，由于所有用户可以访问 每个空间流/用户的调制和编码方案(MCS)，因而该信息可以在PHY层上用来基于连续的 干扰抵消在接收器处实现高级的MIMO接收器。其次，这种类型的前导给出部署MU MIMO传 输的机会而无需在实际传输之前交换M-RTS和CTS。由于USERSIG字段不以波束形成(MU ΜΙΜΟ)的形式传输，因而每个用户可以访问所有用户的USERSIG字段150，并且因而每个用 户可以设法在PHY层上利用USERSIG字段150中的信息解码每个空间流。通过这种方式， 可以在PHY层上检查每个可解码的空间流形成的MAC帧的MAC地址，并且理解该特定空间 流是否预定用于本身。因此，当这种类型的前导用于MU-MIMO传输时，M-RTS和CTS交换机 制不是强制性的以便告知用户他们将接收信号。因此，可以降低M-RTS和CTS交换机制的 开销。图4示出了依照第三实施例的前导P的示意性结构，其中在MUMIMO(波束形成) 模式下连续地传输USERSIG字段150。波束形成传输可以防止这些字段像在图3所示第二 实施例的前导结构中一样由所有用户/接收器适当地解码。因此，图3的前导P的优点对 于图4的前导P无效。然而，该前导P的有利之处在于，有价值的USERSIG字段150在波束 形成模式下传输。因此，它们具有波束形成增益，并且由于连续传输的原因，它们不受任何 MU MIMO干扰的影响，并且可以更可靠地解码。当把图2和图3的第一和第二前导结构与现有802. lla/g前导结构比较时，可以 注意到，像现有802. lla/g训练字段中的相同训练字段可以用于所提出的前导结构的SISO 训练字段。在这个方面，前两个训练字段110、120是后向兼容的。通过结合比率和长度字 段的使用，现有802. lla/g前导结构的信号字段可以用来输送最长传输的持续时间。对于 旧设备(例如在5GHz下，802. lla/n设备)而言，即使传输的其余部分可能不被这些设备 正确地解码，最长传输信息的持续时间也可以用来正确地设置它们的网络分配矢量(NAV)。 可以在L-SIG分配字段之后附加所提出的COMSIG字段150中输送的其他信息。应当指出 的是，与802. Ila的兼容对于与802. Iln的兼容是足够的。总的说来，描述了一种多用户传输方案，其中将传输设置划分成包含与所述接收 器中的多个接收器有关的公共信息的公共信号信息，以及包含仅与相关用户流有关的用户 流特定信息的用户流特定信息，并且其中公共信号信息和用户流特定信息在多用户传输的 前导部分的单独的专用字段中输送。应当指出的是，本发明并不限于上面的实施例，并且可以用于具有空间和非空间 用户流的任何多用户传输方案，而不仅仅MU ΜΙΜΟ。更特别地，本发明适用于所有类型的基 于MIMO的WLAN。该协议工作于单用户(SU)和MU模式下。而且，本发明适用于具有随机访 问机制的所有多用户无线系统。上述术语“前导”意在覆盖添加到有效载荷(payload)部 分的任何信息部分(前导、报头等等)，所述有效载荷部分覆盖要传输的实际数据。
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本领域技术人员根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应 当能够理解和实现所公开实施例的若干变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有 排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除多个元件或步骤。单个处理器或其 他单元可以实现权利要求中列出的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列出特定 技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。用于控制处理器以实 现要求保护的特征的计算机程序可以存储/分布于适当的介质上，例如存储/分布于与其 他硬件一起提供或者作为其他硬件的一部分而提供的固态介质或者光学存储介质上，但是 也可以以其他的形式分发，例如通过因特网或者其他有线或无线电信系统分发。权利要求 中的任何附图标记都不应当被视为对其范围的限制。
权利要求
一种用于执行到多个接收器(21 24)的多用户传输的发射装置，所述装置(10)适于a)将所述多用户传输的传输设置划分成包含与所述接收器中的多个接收器有关的公共信息的公共信号信息，以及包含仅与相关用户流有关的用户流特定信息的用户流特定信息；以及b)在所述多用户传输的前导部分的单独的专用字段中输送所述公共信号信息和所述用户流特定信息。
2.依照权利要求1的装置，其中所述装置(10)适于在所述公共信息中提供指示最长用 户流字段的持续时间的持续时间信息以及指示用户流到所述接收器的映射的资源分配信 息中的至少一个。
3.依照权利要求1或2的装置，其中所述装置(10)适于以多用户方式传输所述用户流特定信息。
4.依照权利要求1的装置，其中所述装置(10)适于通过将要传输到用户或接收器的用 户流解复用成多个传输流来映射该用户流。
5.依照权利要求1的装置，其中所述用户流是空间用户流。
6.一种用于接收多用户传输信号的接收装置，所述装置(21-24)适于a)在所述多用户传输的前导部分的单独的专用字段中检测公共信号信息和用户流特 定信息；以及b)从所述公共信号信息导出与多个接收器有关的传输设置，且从所述用户流特定信息 导出仅与和所述装置相关的用户流有关的专用用户流特定信息。
7.依照权利要求6的装置，其中所述装置(21-24)适于从所述公共信息导出指示最长 用户流字段的持续时间的持续时间信息以及指示用户流到用户或接收器的映射的资源分 配信息中的至少一个。
8.依照权利要求6或7的装置，其中所述用户流是空间用户流。
9.依照权利要求6或7的装置，其中所述装置(21-24)适于以多用户方式接收所述用 户流特定信息。
10.依照权利要求6的装置，其中所述装置(21-24)适于检查所述前导部分的分配字 段、独立地解码由所述分配信息指示为分配给不同用户或接收器的用户特定流并且丢弃不 预定用于所述装置的那些用户特定流。
11.一种用于执行发射器(10)与多个接收器(21-24)之间的多用户传输的方法，所述 方法包括a)将所述多用户传输的传输设置划分成包含与所述接收器中的多个接收器有关的公 共信息的公共信号信息，以及包含仅与相关用户流有关的用户流特定信息的用户流特定信 息；以及b)在所述多用户传输的前导部分的单独的专用字段中输送所述公共信号信息和所述 用户流特定信息。
12.一种用于多用户传输的系统，包括至少一个依照权利要求1的发射装置以及至少 一个依照权利要求6的接收装置。
13.依照权利要求12的系统，其中所述至少一个发射装置(10)和所述至少一个接收装置(21-24)是具有随机访问机制的无线网络的至少一部分。
14.一种计算机程序产品，包含用于当在计算机设备上运行时产生权利要求11的步骤 的代码装置。
15.一种多用户传输信号，包含具有第一字段和第二字段的前导部分，所述第一字段包 含指示与多个接收器有关的传输设置的公共信号信息，所述第二字段包含仅与相关用户流 有关的用户流特定信息。
16.依照权利要求15的信号，其中所述第一部分是单用户传输部分并且所述第二部分 是多用户传输部分。
全文摘要
本发明涉及发射装置、接收装置、系统、信号以及多用户传输的方法，其中将传输设置划分成包含与多个接收器有关的设置/信息的公共信号信息，以及包含仅与相关用户流有关的设置/信息的用户流特定信息。此外，所述公共信号信息可以包含最长用户流字段的持续时间以及多用户资源分配字段中的至少一个，从而接收器知道用户流到接收器的映射。
文档编号H04B7/04GK101960899SQ200980107664
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月4日
发明者S·A·胡森, S·瑟贝特利, Y·王 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司